טופולוגיות רשת וחומרה
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| collision/kəˈlɪʒn/ | תנגשות |
| topology/təˈpɒlədʒi/ | טופולוגיה |
| bus/bʌs/ | סיר |
| bandwidth/ˈbændwɪdθ/ | רוחב פס |
| star/stɑː/ | כוכבי |
| switch/swɪtʃ/ | מתג |
| mesh/meʃ/ | רשת |
| fault-tolerant/fɒlt ˈtɒlərənt/ | עמיד לשגיאות |
| packet/ˈpækɪt/ | חבילת נתונים |
| network interface card/ˈnetwɜːk ˈɪntəfeɪs kɑːd/ | כרטיס ממשק רשת |
| MAC address/mæk əˈdres/ | כתובת MAC |
| wireless network interface card/ˈwaɪələs ˈnetwɜːk ˈɪntəfeɪs kɑːd/ | כרטיס ממשק רשת אלחוטי |
| hub/hʌb/ | האבר |
| wireless access point/ˈwaɪələs ˈækses pɔɪnt/ | נקודת גישה אלחוטית |
| bridge/brɪdʒ/ | גשר |
| repeater/rɪˈpiːtə/ | מחזר אותות |
| router/ˈruːtə/ | נתב |
| IP address/ˌaɪ ˈpiː əˈdres/ | כתובת IP |
| routing table/ˈraʊtɪŋ ˈteɪbl/ | טבלת נתיבים |
| packet switching/ˈpækɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | החלפת חבילות |
| network address translation/ˈnetwɜːk əˈdres trænˈsleɪʃn/ | תרגום כתובות רשת |
| DHCP/ˌdiː eɪtʃ siː ˈpiː/ | DHCP |
| firewall/ˈfaɪəwɔːl/ | מדפיא |
| full-duplex/fʊl ˈdjuːpleks/ | דו-כיווני מלא |
| CSMA/CD/ˌsiː es em ˈeɪ ˌsiː ˈdiː/ | CSMA/CD |
הכבל שהיה קו שיחה משותף
- אתרנר הראשון, בשנת 1973, היה כבל קואקסיאלי אחד שנמתח במבנה מחקר של Xerox. כל מחשב התחבר לאותו כבל והעביר עליו נתונים.
- אם שני מכשירים העבירו נתונים בו-זמנית, שני ההודעות הושחתו, ולכן המתכננים ה borrowing a rule from polite conversation: listen first, and if you collide, stop, wait a random moment, and try again.
- כלל זה עדיין מופיע בסילבוס, למרות שרשתות מודרניות מארגנות את הכבלים שלהן כך ששיתוף פעולה לא יכול להתרחש כלל.
- שיעור זה עוסק בצורת הרשת, בקופסאות שמרכיבות אותה, ובכללי אתרנר לשיתוף כבל.
ארבע הטופולוגיות
- טופולוגיה של רשת היא סידור הצמתים והקישורים שלה.
- Bus (כבל): כל התקן מחובר לכבל משותף אחד עם טרמינציה בכל קצה. זול, אך אם הכבל נשבר, כל ה-LAN נשבר, והביצועים יורדים ככל יותר התקנים משתפים ב-רוחב הפס.
- Star (כוכב): כל התקן מחובר בכבל משלו למתג מרכזי. כבל שבור פוגע בתקן אחד בלבד; מתג שבור מ brought everything down. הנפוצה ביותר ב-LAN כיום.
- Mesh (רשת): כל התקן מחובר ישירות לאחרים, כך שקיימות מספר דרכים ועריכת תנועה סביב תקלה. עמידה מאוד לתקלות, אך דורשת הרבה כבלים. היברידי משלב ביניהן: כוכב בכל משרד, קישורי רשת בין המשרדים.
Bus, Star ו-Mesh: כבל אחד, מרכז אחד, או מספר רב של מסלולים
שוו את טופולוגיות הרשת
עבור דרך ארבע הטופולוגיות. כל אחת עושה פשרה בין עלות, מהירות ויכולת העמידות בפני תקלה — שימו לב למה גורם לקריסת הרשת כולה בכל אחת מהן.
התאם כל טופולוגיה לתכונה המאפיין אותה.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
בארכיטקטורת Bus משתמשים בכבל אחד, בארכיטקטורת Star משתמשים במתג מרכזי, בארכיטקטורת Mesh ישנם מספר מסלולים, ובארכיטקטורת Hybrid משולבים את כולם.
בארכיטקטורת Star, מה קורה אם הכבל של מכשיר אחד נקרע?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
לכל מכשיר יש קישור עצמאי למתג המרכזי, ולכן קריעת כבל אחת פוגעת רק במכשיר ההוא. (אם המתג נפגע, כל הרשת נופלת.)
כיצד חבילה עוברת בטופולוגיה כלשהי
- Bus: השולח שם את החבילה על הכבל המשותף; כל ההתקנים רואים אותה, אך רק זה שמספרו תואם מקבל אותה. העברת נתונים אחת בלבד בכל עת, ולכן מתרחשים התנגשויות.
- Star: השולח מעביר את החבילה למתג, קורא את כתובת היעד ומעביר אותה רק דרך הכבל אל ההתקן הרלוונטי. זוגות אחרים יכולים לתקשר בו-זמנית.
- Mesh: החבילה מועברת מאNode לאחר לאורך אחד מכמה מסלולים זמינים; אם קישור נשבר, משתמשים במסלול חלופי.
בארכיטקטורת Star, איך חבילת נתונים מגיעה מחשב A לחשב B?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
המתג קורא את כתובת ה-MAC היעד ומעבירה אותה לשער אחד, ולכן זוגות אחרים יכולים לתקשר בו-זמנית.
דוגמה פתורה: הנמק צמחיה
- חדר מחשבים בבית ספר עם שלושים מחשבים אישיים. Star: כבל שבור פוגע בהתקן אחד בלבד; חיבור מחשב חדש דורש רק כבל נוסף למתג; המתג מבטל התנגשויות.
- מערכות קריטיות בבית חולים. Mesh: תקלה בקישור אחד מנותבת סביבה, כך שתקלה יחידה לא עצרה את התנועה.
- קישור זמני בין שלושה התקנים כאשר העלות היא הקריטריון המרכזי. Bus: כבל אחד ללא מתג.
- "צייר את צמחיית הסטאר" פירושו מתג במרכז וקו אחד היוצא ממנו לכל התקן: לא טבעת, לא שרשרת.
התאם כל מצב לארכיטקטורה המתאימה לו.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Star מבודדת כשל כבל, Mesh מעבירה תנועה סביב כשל כלשהו, ו-Bus היא כבל אחד ואין שום דבר נוסף.
חומרת LAN
- כרטיס ממשק רשת (NIC) מאפשר להתקן לשלוח ולה接收 ברשת ונושא את ה-MAC address הייחודי שלו של 48 ביטים MAC. התקן אלחוטי משתמש ב-כרטיס ממשק רשת אלחוטי (WNIC).
- Switch מעביר כל מסגרת רק ליציאה המתאימה ל-MAC של היעד; ה-Hub המיושן העתיק כל מסגרת לכל היציאות. נקודת גישה אלחוטית (WAP) מאפשרת ללקוחות אלחוטיים להצטרף ל-LAN החוטי.
- Server מספק שירות לאחרים; Bridge מחבר שני חלקי LAN לרשת אחת; Repeater מקבל אות מוחלש ומעביר אותו מחדש בעוצמה מלאה כדי להרחיל את טווח הכבל.
המתג במרכז הסטאר
מתג קורא את MAC היעד ועובר ליציאה אחת
כתובת החומרה היחידה והקבועה של כרטיס רשת (NIC) בשlength 48 ביטים נקראת כתובת ______ .
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כתובת ה-MAC חרוטה בכרטיס הממשק הרשת. (DHCP מפצץ כתובות IP, שיכולות להשתנות.)
מה ההבדל בין מתג (switch) לבין רכבן (hub)?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מתג שולח כל פריסה רק דרך פורט היעד (יעיל ובטוח יותר). רכבן משתפל לכל הפורטים. ניהול על ידי IP הוא תפקידו של נתב.
מתג חכם יותר מרכבן כי הוא שולח כל פריסה רק לפורט היעד, ולא לכל פורט.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
דבר זה הופך את הרשת המתוגלת למהירה ובטוחה יותר מאשר הרשת המבוססת על רכבנים ישנים.
אילו מכשירים ממתיחים או מחברים את טווח הפיזי של LAN? בחר את כולם החלפים.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מחזק אורך מסילה, גשר מחבר שני קטעים, WAP מוסיף לקוחות אלחוטיים. NIC נמצא בתוך מכשיר אחד.
דוגמה פתורה: תיאור פונקציות WNIC
- תשובה בארבע נקודות, נקודה אחת לכל שורה.
- היא ממירה את הנתונים של ההתקן לאותות רדיו והופכת אותות רדיו נכנסים חזרה לנתונים.
- היא נושאת את ה-MAC הייחודי של ההתקן, כך שמסגרות יכולות להיות מותאמות אליו.
- הוא מחבר את המכשיר לנקודת גישה אלחוטית ועוקב אחר הפרוטוקול האלחוטי, תוך שימוש בערוץ ובתדר הסכומים.
WNIC ממיר את הנתונים של המכשיר ל____ ומחזירה אותם.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
המרת רדיו, מכתוב ה-MAC, החיבור לנקודת גישה והליכה בהתאם לפרוטוקול האלחוטי הם ארבעת התפקידים שהמבחן מציין.
הנתב
- נתב מחבר רשתות שונות ומעביר נתונים ביניהן, בדרך כלל בגבול בין רשת מקומית (LAN) לאינטרנט.
- הוא קורא את כתובת ה-IP היעד של כל חבילה ומעביר אותה החוצה דרך הפורט הנכון באמצעות טבלת ההדרכה שלו. זהו החלפת חבילות: חבילות מאותה הודעה עשויות לעבור במסלולים שונים ויוצמדו מחדש בסדר ביעד.
- נתב ביתי מבצע גם תרגום כתובות רשת (NAT), המאפשר למספר כתובות פרטיות לשתף בכתובה ציבורית אחת; פועל לפי DHCP לחלוקת כתובות פרטיות; ומשמש כחומרת אש נגד תנועה נכנסת לא רצויה.
מתחיל עובד עם כתובות MAC בתוך הרשת המקומית; נתב עובד עם כתובות IP בין רשתות
התפקיד העיקרי של נתב הוא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
נתב מחבר רשתות (למשל LAN לאינטרנט) והעביר חבאות באמצעות כתובת IP ייעודי וטבלת ניווט.
אתרנט
- אתרנט הוא הסטנדרט לרשתות מקומיות חוטיות: מכשירים המחוברים באמצעות כבל זוג סרוג או סיבי אופטי, והנתונים נשלחים במסגרות המכילות את כתובות ה-MAC של השולח והיעד.
- על גבי תווך משותף שני מכשירים יכולים לשדר בו-זמנית, והשתי אותות יפגעו זה בזה: התנגשות.
- אתרנט מתחיל מודרני משתמש בקשרי דו-כיווני מלא נקודה-נקודה בין כל מכשיר לבין המתחיל, כך שההתנגשויות אינן מתרחשות יותר, אך הפרוטוקול לטיפול בהן עדיין נבחן.
CSMA/CD
- CSMA/CD הוא זיהוי נשיאה לגישה משותפת עם זיהוי התנגשויות (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).
- זיהוי נשיא: להקשיב לפני השידור, ולהמתין אם הכבל עמוס. גישה משותפת: מספר מכשירים משתפים בתווך.
- זיהוי התנגשות: להמשיך להקשיב בזמן השידור. במקרה של התנגשות, לעצור, לשדר אות עיכוב קצר כדי שכל המכשירים ידעו, להמתין לזמן המתנה אקראית, ולנסות שוב. ההמתנה האקראית היא מה שמונע משני מכשירים זהים להתנגש שוב.
הקשיב, שלח, זיהה, עיכב, המתן, נסה שוב
סדרו את שלבי CSMA/CD למכשיר המעוניין לשלוח נתונים על כבל משותף.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
זיהוי נשיאה → שליחה → זיהוי התנגשות → עיגוב → הסתברות אקראית. ההמתנה האקראית מונעת מהמכשירים להתנגש שוב מיד.
דוגמה מפורטת: שלושה משימות CSMA/CD
- תאר כיצד מכשיר באתרנט משותף משדר ומטפל בהתנגשות. [3]
- המכשיר מקשיב לכבל, מזהה את הנשיא, ומשדר רק כאשר הוא פנוי.
- הוא בודק באופן רציף התנגשות בעת השידור.
- בהתנגשות הוא מפסיק, שולח אות חסימה, מחכה זמן אקראי ומשדר מחדש. שלושה תפקידים, שלוש נקודות, בסדר זה.
לאחר התנגשות, CSMA/CD מחייב את שני המכשירים להמתין אותו זמן קבוע לפני השליחה החוזרת.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ההסתברות היא אקראית. אם שני המכשירים היו ממתינים אותו זמן, הם היו מתנגשים שוב ברגע שינסו שוב.
סימונים נופלים מהיד
- מתג (switch) ממסר לפי כתובת MAC בתוך רשת אחת; נתב (router) ממסר לפי כתובת IP בין רשתות. החלפתם גורלת נקודה בשני המקרים.
- בטופולוגיית כוכב, המתג הוא נקודת הכשל היחידה, ולא הכבלים.
- זמן ההפסקה הוא אקראי. המתנה קבועה גרמה לאותן שני מכשירים להתנגש שוב ושוב.
- יתב (hub) אינו מתג: הוא שולח כל פריימי לכל יציאה ולכן הוסר מהשימוש.
הבנתך מושלמת
- BUS: כבל משותף אחד · STAR: מתג אחד, הנפוץ ביותר · MESH: מספר רב של מסלולים, עמיד בפני תקלות · HYBRID: מערך מעורב; יש להצדיק לפי עלות, אמינות ואופן התפשטות הכשל
- NIC/ WNIC מכילות את כתובת ה-MAC של 48 ביטים; Switch ממסר פריימי ליציאה אחת; WAP, Server, Bridge, Repeater לכולם יש משימה אחת
- Router מקשר רשתות וממסר חבאות לפי כתובת IP באמצעות טבלת ניווט, בנוסף ל-NAT, DHCP ואשון
- CSMA/CD: האזנה, שידור בזמן האזנה, בהתנגשות שילוח אות חסימה והמתנה עם הפסקה אקראית; איתרנט סוויצ'י במצב דופלקס מלא אינו מכיר התנגשויות